Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание № 21
i

Тело мас­сой m  =  300 г, под­ве­шен­ное на лег­ком ре­зи­но­вом шнуре, рав­но­мер­но вра­ща­ет­ся по окруж­но­сти в го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти. Шнур во время дви­же­ния груза об­ра­зу­ет угол  альфа = 60° с вер­ти­ка­лью. Если по­тен­ци­аль­ная энер­гия упру­гой де­фор­ма­ции шнура Eп  =  90,0 мДж, то жест­кость k шнура равна ... Н/м.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

По­тен­ци­аль­ная энер­гия упру­гой де­фор­ма­ции равна E_п= дробь: чис­ли­тель: kx в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , по­это­му для на­хож­де­ния k нужно найти удли­не­ние шнура x. За­пи­шем вто­рой закон Нью­то­на для тела:

m\veca=m\vecg плюс \vecF_упр.

Дви­же­ние про­ис­хо­дит по кругу, по­это­му уско­ре­ние на­прав­ле­но го­ри­зон­таль­но к цен­тру этого круга. Сила тя­же­сти на­прав­ле­на вниз, сила упру­го­сти вдоль шнура. В про­ек­ции на вер­ти­каль­ную ось по­лу­ча­ем:

0= минус mg плюс kx ко­си­нус альфа .

От­ку­да

x= дробь: чис­ли­тель: mg, зна­ме­на­тель: k ко­си­нус альфа конец дроби .

Под­став­ля­ем в вы­ра­же­ние для по­тен­ци­аль­ной энер­гии и вы­ра­жа­ем k:

E_п= дробь: чис­ли­тель: k левая круг­лая скоб­ка \dfracmg, зна­ме­на­тель: k ко­си­нус альфа конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те 2= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка mg пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2k левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец дроби рав­но­силь­но

 рав­но­силь­но k= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка mg пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2E_п левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка 0,3 умно­жить на 10 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на 0,09 умно­жить на 0,5 в квад­ра­те конец дроби =200Н/м.

Сложность: II